电子变压器定义、作用及分类

一.电子变压器定义、作用及分类

变压器是具有磁芯(铁芯)与两个或两个以上的线圈组成，它们互不改变位置的装置，从一个或两个以上的回路，通过交流电力借电磁感应作用，转变成电压及电流，对另一个或两个一上的回路，供给一周拨数的交流电力.

2 作用：在电子线路中起着升压、降压、隔离、整流、变频、倒相、阻抗匹配、逆变、储能、滤波等作用。

3 分类：

A 按工作频率分类：

工频变压器：工作频率为50Hz或60Hz

中频变压器：工作频率为400Hz或1KHz

音频变压器：工作频率为20Hz或20KHz

超音频变压器：20KHz以上，不超过100KHz

高频变压器：工作频率通常为上KHz至上百KHz以上。

B 按用途分类：

电源变压器：用于提供电子设备所需电源的变压器

音频变压器：用于音频放大电路和音响设备的变压器

脉冲变压器：工作在脉冲电路中的的变压吕，其波形一般为单极性矩形脉冲波

特种变压器：具有一种特殊功能的变压器，如参量变压器，稳压变压器，超隔离变压器，传输线变压器，漏磁变压器

开关电源变压器：用于开关电源电路中的变压器

通讯变压器：用于通讯网络中起隔直、滤波的变压器

电子变压器材料及分类：变压器英文

二电子变压器材料及分类：变压器英文(TRansformer)

1）电子变压器材料主要有

骨架(Bobbin,Base,Case)

线材(Copper Wire)

磁芯(Ferrite Core,SI-Steel Lamination)

铜箔(Copper Foil)

绝缘胶带(Tape)

安全胶带，也称档墙(Margin Tape)

套管(Tube)

化学材料：焊锡(Solder Bar)，绝缘油(Varnish)，胶类(Epoxy,Glue)，稀释剂(Thinner)，助焊剂(Scaling Powder)，油墨(Ink)

1、磁芯：磁芯主要几大类：

1.钢片类Lamination(SI-STEEL,PERMALLOY);

2.软磁铁氧体类(FERRITE CORE);

3.铁粉芯(Iron Powder);

4.铁硅铝(Kool,Mu或Sendust);

5.高导磁粉芯(High Flux);

6铁镍钼磁粉芯(Mpp Core);

7.非晶态(Amorphous)。

1）铁磁芯(Iron Powder)：广泛用于RF领域，利用其内在的气隙分布特性，适合于各种储能电感，如直流输出扼流器，分态输入扼流器，功率因数修正(PFC)电感器，脉冲变压器，DC to DC变换器，连续态弛返电感，调光扼流器及EMI/RFI电路中。其形状通常为环形。

通常通过颜色氏码(Color Code)进行材质的区分,其规格以T*-XX*形式命名。如：

T130-26B中，T表示 Toroid，130表示1.3英吋外径，26表示26材质，B表示同外径不同厚度的类型。供应商通常为Mircometal、嘉成、科达和可达。

2)铁镍钼磁粉芯(MPP molypermalloy powder)：粉芯中磁损最低的一种材质，它是由79%镍，17%铁，和4%的钼配比而成，磁粉中分布隙的一种环状磁芯。

MPP磁芯具有多方面优秀的电磁特性：

高电阻系数：低磁滞低涡流损耗;在高DC磁化或DC偏置条件下，电感稳定;具有最宽的饿磁导率可选范围，是开关电源中直流输出滤波器最佳选择材料。MPP的材质主要分为ui：26，60，125，147，160，173，200。

主要应用于高Q值电感，低损耗滤波器，驱动线圈，射频(RFI)滤波器，变压器和电感线圈等等。

3)高导磁粉芯(High Flux Core)：是由50%镍和50铁合金粉而成的环状，磁芯内部分布气隙，是偏置能力最好的一种粉末磁芯材料,磁通密度高达15,000高斯损耗明显低于铁粉芯。它是开关电源调制电感器，线路噪音滤波器，脉冲变压器和回扫变压器磁芯的理想选择。特别是在大直流电流场合下，使用HF磁粉芯可以有效减小电感尺寸。

高磁导磁芯的材质主在分为ui：26，60，125，147。

4)铁硅铝磁粉芯(Sendust)：有ARNOLD首先开发出，用以代替铁粉芯磁环，磁芯损耗更低，其能量储存能力高于MPP，支流偏(DC Bias)性能比Iron Powder更好。它是开关电源中能量储存和滤波电感磁芯的理想选择。

铁硅铝磁芯的材质主要分为ui：26，60，90，125。

5)非晶态(Amorphous)：具有高饱和磁感应强度，高磁导率，低损耗，体积小，抗强电干拢能力强，频率特性优良和温度稳定高等特点。常用作于 PFC，储能电感和电流互感器等等。非晶态分为非晶卷带(Amorphous Laminaiton)和非晶粉末磁芯(Amorphous Powder)两种。

2、骨架：

从功能上分为三类：1.绕线管(BOBBIN)，2.底座(BASE)，3.外套(CASE) 从材质上主要分为：PHENOLIC，PBT，PET，LCP，PPHS，PA66等等。

从形式上主要分为：立式(VERTICAL)，卧式(HORIZONTAL)

也可分为表面贴件(SMD)和插件(Lead-through or Through Hole)两类。 BOBBIN的作用：用于线圈的绕制载体，并使线圈与磁芯之间绝缘的一类材料。

BASE的作用：用于固定线圈，并对引线进行定位，方便其安装在线路板上的一类材料。有可带PIN或不带PIN两种。

CASE的作用：用于固定、保护和隔离线圈，并对引线进行定位，方便其安装在线路板上。多用于线圈灌封。

酚醛树脂：俗称电木(PHENOLIC)，属于热固性(Thermoset)材料。

特点：1.不易变形;2.耐高温及高温焊锡;强度较高。缺点：较脆容易破损。目前所使用的电木材料有很多，其性能也各不相同，成本

电子变压器的工艺流程

三、电子变压器的工艺流程：

1)预加工，如铜箔、骨架等预加工;(beforehand process)

2)绕线;(winding coil)

3)理线(配线)(termianl lead wire);

4)焊锡一;(dip solder 1)

5)组合磁芯，包含点胶、包胶带;(assembly)

6)测试一;(test 1)

7)烤胶;(bake glue)

8)含浸;(dip varnished or vacuumed varnish)

9)烤凡立水;(bake varnish)

10)焊锡二;(dip solder 2)

11)测试二;(test 2)

12)外观检查及清理;(inspection&cleaning)

13)成品包装;(packing)

注意：此流程为通用流程，对于具体产品部分流程可删除。

电子变压器的基本原理

四、电子变压器的基本原理：

简单的空载变压器是由闭合的导磁体和二个绕组组成，其中一个绕组与交流电源相连接，称为初级绕组Np，另一个绕组可以与负载相连接，称为次级绕组Ns。

如果初级绕组与交流电压Ui的电源相连接，在该绕组中产生交变电源Io, Io称为空载电流。这个电流建立了沿磁芯磁路而闭合的交变磁通，磁通同时穿过初级绕组和次级绕组，在初级绕组中产生自感电动势E1，次极产生互感电动势E2，则E1：E2=Ns:Np

电子变压器的性能指标

五、电子变压器的性能指标(ELECTRICAL CHARACTER)：

A.电感(Inductance)

B.漏电感(Leakage Inductance)

C.直流电阻(DC Resistance)

D.圈数比(Turn Radio)

E.耐压(Hi-POT)

F.绝缘阻抗(Insulation Resistance)

G.机械尺寸(Mechanical Dimension)

H.层间绝缘(Layer Insulation)

I.在线测试(In Circuit Test)

A：电感L=AL*N2

其中AL为磁导率,它决定于磁芯的ui\磁路长度和截面积等等因素,N为线圈匝数。

B：漏电感LK

作为漏磁量，它的大小决定于设计绕线结构和生产工艺，如：有无挡墙套管，绕线整、疏密绕、层间胶布的层数和绕线紧密程度等诸多因素。

C：直流电阻DCR=ρL/πR2

其中ρ为电导率，L为铜线长度，πR2铜线截面积，铜线长度决定于绕组匝数及绕线直径。

D：圈数比Turn Radio(简称TR)

变压器的基本原理：初次级输入、输出之电压比等于初次级圈数之比。其作用：是用于测试绕线圈数是否符合要求;

测试原理：初级输入—高频正弦波信号用电表测出其电压值，次级测出其空载输出电压，两者之电压比即为圈数比。

通常测试条件为20KHz,1V

E：耐压HI-POT(破坏性测试)

作用：用于测试变压器的安全性、可靠性的一个项目。

通常测试位置为初级一次级(PRI TO SEC)、初级一磁芯(SEC TO CORE);其设定的参数有电源类型：交流或直流(AC OR DC)，电压值(Voltage)，漏电流(Leakage current)，测试时间(Time)，通常的用交流高压测试，电压、漏电流大小通常由客户规定或根据相关的安规要求进行测试。

测试原理：在测试部位间加入高压，通过测试其间漏电流有无超出要求。在待测部位达不到要求时可能将待测部位间绝缘部分击穿，此时漏电流会远远大于要求;有时绝缘程度处于临界状态，高压不能将其击穿，漏电流可能会稍大于要求，这时也判定为不良。

F：绝缘阻抗Insulation resistance

作用：用于测试绝缘程度的一个项目。

测试原理：在测试部位间加入500VDC的直流电压，测试其间的阻抗大小，通常为

100MΩMIN。

HI-POT与IR测试方式尽管不同，但联系十分紧密。通常同一种不良原因会造成

HI-POT与IR同时不良：在某些情况下也会出现一种项目不良。

G：层间绝缘Layer insulation

作用：对于某些驱动变压器(Drive Transformer)或AC TO DC主变压器，因其绕组的匝数和层数多，起始线与结尾线间的电压很高，而漆包线的包膜的绝缘程度接近或达不到要求时，有必要对产品进行此项测试以保证产品的信赖性。

测试原理：在绕组的起始端和结尾端瞬间加入振荡信号，使信号的线圈中形成阻尼振荡通过显示屏观察其振荡波形;如果线圈中发生短路，刚波形会瞬间衰减，而并非为阻尼振荡。在设计上通常分别采用多槽和初级线圈分布或加层间胶带进行处理。

H：在线测试In Circuit Test

作用：客户为保证所用之元器件在正常使用时其动态特性达到要求而增加此项测试。

测试原理：直接将变压器装机板，测试其工作时输入、输也特性是否达到设计要求。电性能制程不良原因剖析及解决技艺(以变压器为例)

六、电性能制程不良原因剖析及解决技艺(以变压器为例)

1、电感不良

A：极高

线圈匝数远大于规格要求，按要求减少圈数。

磁芯用错，使用高μ值材质的磁芯，使用要求之磁芯。

磁芯未配对，均用NO GAP磁芯进行组装，配对使用磁芯。

测试仪器设置不正确，如：频率、测试电压等，重新设置测试仪器。

B：偏高

线圈匝数略超出规格要求，按要求减少圈数。

磁芯GAP偏小，磨去磁芯中间部分少许。

磁芯用错，使用略高μ值材质的磁芯，使用要求之磁芯。

测试仪器设置、操作不正确或仪器误差，重新测试或用其它仪器重新测试。

环境条件不符，如：温、湿度等，在正常条件下测试。

C：偏低

线圈匝数略低于规格要求，按要求增加圈数。

磁芯GAP偏大，磨去磁芯两边部分少许。

磁芯腿短，组合时磁芯不密合。

磁芯用错，使用略低μ值材质的磁芯，使用要求之磁芯。

测试仪器设置、操作不正确或仪器误差，重新测试或用其它仪器重新测试。

环境条件不符，如：温、湿度等，在正常条件下测试。

D：极低

线圈匝数远少于规格要求，按要求增加圈数。

磁芯用错，使用略低μ值材质的磁芯，使用要求之磁芯。

磁芯未配对，均用GAPED磁芯进行组装，配对使用磁芯。

测试仪器设置不正确，如：频率、测试电压等，重新设置测试仪器。

线圈中发生层间短路，如：多股线引线缠错脚位;焊锡短路;漆包膜破损短路;屏蔽铜箔首尾短路;铜箔引线压破铜箔外包胶带而造成自身短路等等。

2、漏电感不良(漏电感作为磁泄漏的表示量，漏电感的值通常越小越好)

A：极高

仪器设置不正确，修正其设置。

短路不良，重新短路，使之完全。

B：偏高

排线不良，修正排线，使之均匀平整，不满一层采用疏绕。

层间胶带尽量不要重迭太多，通常重迭5～10mm。

胶带平整，线包紧密。

电感低。

3、直流电阻不良

A：极高

测试架接触不良，出现开路或点接触。

引出线缠错脚位。

B：偏高

测试架接触不良，出现点接触。

绕线圈数偏多。

多股线发生部分断线。

测试仪器未正确归零。

漆包线线径偏小。

C：偏低

绕线圈数较少。

多股线条数偏多。

测试仪器未正确归零。

漆包线线径偏大。

相应绕组部分线圈短路。

D：极低

相应绕组发生短路。

引出线缠错脚位。

PIN脚连焊。

4、圈数比不良

A：极高

测试方式错。

测试架接触不良。

B：偏高

线圈匝数偏多

C：偏低

线圈匝数偏少。

测试时磁芯有GAP，通常GAP对TR值有影响，TR值以NO GAP磁芯测试为准或寻求一致性。

线圈层间发出短路。

D：极低

引出线首尾连焊。

测试架接触不良。

5、HI-POT NG(耐压 NG)

A：设计与要求不合理。

B：层间胶带层数不够。

C：未套TEFLON TUBE。

D：MARGIN TAPE(胶带)宽度不够(即：沿面距离不够)。

E：漏电流设置太小。

F：引出线PIN脚缠错。

G：焊锡连焊。

H：漆包线连焊。

I：线圈胖，磁芯组合磨破外层TAPE和漆包膜。

6、IR NG(绝缘阻抗)

A：引出线PIN脚缠错。

B：焊锡连焊。

C：漆包线破损。

D：线圈胖，磁芯组合磨破外层TAPE和漆包膜。

E：VARNISH尚未烤干。

7、Layer Insulation NG(层间绝缘)

A：漆包线在破损，且破损处接触。

B：绕组起始端与结尾端电势差太大，线圈无层间隔离措施，首尾线漆包膜耐压承受不住接触点处电势差。

8、In Circuit Test NG(在线测试)

也称为PCBA测

电源变压器

七、各种电子变压器的功能简介

1.电源变压器：

使用频率为50Hz或60Hz，通常采用EI形硅钢系列或硅钢系列卷绕磁芯制作而成。广泛用于空调、VCD、DVD、音响、微波炉、功率放大器、程控交换机、UPS、电源适配器等各种机械电子、医疗化工、邮电通讯、轻纺、科教等行业用各种电源仪器、仪表设备装置。

同其他变压器一样，电源变压器的技术参数与负载电路密切相关。必须根据不同的负载电路所需的电压和电流来确定电源变压器。绝大多数电源变压器的负载电路为整流电路，因此整流电路的计算是电源变压器计算的前提和基础。

电源变压器的主要参数：

1)功率容量：变压器功率包括输入功率P1和输出功率P2，在设计中功率是确定铁心尺寸的主要依据。

2)功率因数：变压器输入功率P1与其伏安容量VA1之比称为功率因数cosφ

3)效率：变压器输出功率P2与输入功率P1之比称为效率。(其中输入功率为输出功率、线圈铜损、铁心损耗之和)

4)电压调整率：变压器从空载到满载初、次级铜阻r1、r2产生产电压降ΔU1、ΔU2

使负载电压低于空载电压，其下降程度一般用电压调整率ΔU%=(U20- U2)/ U20×100

因铜阻随温度增加而增大，负载电压减小。严格来说电压调整率为应在变压器温度平衡时来计算。

变压器输出功率与允许电压调整率近似成正比关系，因此适当放大电压调整率对于提高变压器的输出功率，缩小变压器体积有重要意义。

空载电流：变压器空载电流Io等于磁化电流IφO与电流Ico的矢量和磁化电流与电流相差90℃。

故Io2=IφO2+Ico2

空载电流与变压器铁心的性能密切相关，允许宽载电流大，铁心的磁感应强度的取值可提高，这可缩小变压器的体积;或采用磁性能一般的铁心材料，降低成本。但空载电流增大，功率困数下降，将影响电源的性能。

温升：变压器工作时线圈工作温度高出周围环境温度的部分称为温升ΔTm;铁心工作温度高出周围环境温度的部分称为温升ΔTCO，升有最热点温升与平均温升两种，一般以线圈平均温升作为变压器的温升指标。变压器的允许温度ΔTCO=线圈绝缘耐热等级所允许的额最高工作温度-最高环境温度-(5-10℃)。其中(5-10℃)为设计余量。功率大、线圈尺寸大的变压器，留的温升余量大。

设计电源变压器所需的技术参数：

额定电源频率

相数，单相或三相

负载电压和负载电流

负载或整流电路的性质(电路图)

电压调整率

线圈平均温升

变压器效率(有必要时)

功率因数(有必要时)

空载电流(有必要时)

空载损耗(有必要时)

环境条件(环境温度及其他)

安全性要求

其他特殊要求，如体积、成本、漏磁、噪声等

音频变压器

2.音频变压器：

工作频率20Hz～20KHz，变压器的漏电感Ls和分布电容Co在电源变压器中是可以忽略的。但对于音频变压器特别是高频端则成为其电气指标的主要因素，因此结构设计需要考虑指标。

输入变压器:话筒与音响设备之间的变压器.主要起阻抗匹配作用,其功率极小,通常用高导磁铁镍合金作成的小型变压器,以提高其灵敏度。

从音频线路输入到扩音机或音响控制设备，也需用一个音频变压器，起阻抗匹配及隔离作用。它需要有良好的电屏蔽和磁屏蔽,这类变压器也称之为输入变压器。

级间变压器：放大器中级与级之间的变压器，如耦合变压器、匹配变压器和倒相变压器。其作用是变换音频信号电压，使前后级放大器达到匹配。

输出变压器：接在扩音机的功率放大级与扬声器之间进行阻抗转换，并能输出功率的音频变压器。

级间变压器：有线广播设备或大功率扩音机，通常带有较多的扬声器，扬声器与扩音机距离较远，为减少线路功率损耗。

匹配变压器：在广播、电视系统中，将两段阻抗不同的传输电缆，通过宽频带匹配变压器的阻抗转换，使不同的传输电缆达到阻抗匹配。

调幅变压器：在广播发射中，音频输出变压器的次级绕组串接在高频等幅振荡回路中，以调制高频振荡的幅度，使音频信号载波到高频波上，这种音频输出变压器称为调幅变压器

音频变压器的设计条件：

信号源内阻Ri

初级输入阻抗Ra及允许变化范围

次级负载阻抗Ro(或匝数比)

输入电平

输出功率Po

各级直流电压、直流电源

工作于甲灯、甲乙类、乙类

电路图

工作环境条件

频率特性

失真度(有必要时)

磁屏蔽或静电屏蔽(有必要时)

效率

脉冲变压器

3.脉冲变压器:

脉冲变压器广泛用于雷达、变换技术、实验物理等各种脉冲设备中

脉冲变压器的主此用途：

负载电阻与馈线特性阻抗的匹配;

升高或降低脉冲电压;

改变脉冲极性;

变压器次级电路与初级电路的隔离;

应用几个次级绕组以取得相位关系一定而数值不同的电压脉冲;

隔离电源部分的直流成分;

在晶体管或电子管脉冲震荡器中使集电极和基极间得到强耦合。

脉冲变压器设计所需的参数：

脉冲功率(W);

输入峰值脉冲电压(V);

输出峰值脉冲电压(V);